領域特異的な神経細胞分化および軸索誘導に対するPax6遺伝子の役割

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10220209
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 大隅 典子 東北大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (00220343)
• キーワード: 神経発生 / Pax6 / 前脳分節 / 大脳新皮質 / bHLH転写子 / 神経細胞分化 / Notchシグナル / 介在神経細胞

研究概要

脊椎動物の脳形成はまず外胚葉に神経上皮が誘導され、その後背側で癒合して神経管が形成されるとともに、前後軸に沿ったいくつかの領域に分かれることによりなされる。近年、多数の形態形成遺伝子やシグナル分子が発生途中の脳の領域特異的に発現することが報告されており、脳の領域化はその後の領域特異的な神経細胞の分化やネットワーク形成の基本単位として極めて重要な役割を果たしていると推定される。ショウジョウバエの形態形成遺伝子であるpairedのホモログの一つとして同定されたPax6遺伝子は転写因子をコードし、発生中の前脳や菱脳・脊髄で領域特異的に発現する。本研究では実験発生学的手法と分子形態学的手法を駆使することにより・脳分節形成の細胞系譜的解析および脳のパターニングにおけるPax6の役割について解析することを目的としている。
本年度は以下のような研究成果が得られた。
1)全胚培養下で神経上皮細胞の標識と追跡を行うことにより、前脳分節形成様式を細胞レベルで解析した。さらにこの過程においてPax6およびcadhrin6の発現のタイミングが一致していることが示唆された。
2)Pax6が発現している終脳背側部(将来の大脳新皮質)と発現が見られない終脳腹側部(将来の基底核領域)との間の境界形成について1)と同様に解析し、Pax6およびRcadherinの発現のタイミングが一致していることが示唆された。
3)Pax6が発現している大脳新皮質での神経細胞の分化異常について、変異ラット胚で各種分子マーカーの発現様式を調べることにより検索し、bHLH転写因子群の発現様式が変化していることが明らかになった。
4)Pax6変異ラット胚腹側介在ニューロンの分化異常について、DeltaやJaggedなどNotchに対するリガンド遺伝子の発現変化を明らかにした。さらに全胚培養系と電気穿孔法による遺伝子導入系を用いて、正常ラット胚神経管にDelta遺伝子を強制発現したところ、介在神経サブタイプ分化の異常を誘導することができた。

研究成果

• [文献書誌] Torii,M.,Matsuzaki,F.,Osumi,N.,et al.: "Transcription factors Mash-1 and Prox-1 delineate early steps in differentiation of neural stem cells in the developing central nervous system"Development. 126. 443-456 (1999)
• [文献書誌] Kawano,H.,T.,Kubo,K.,Horie,M.,Takeuchi,K.,Osumi,N.,et al.: "Pax6 is required for the thalamocortical pathway formation in fetal rats"Journal of Comparative Neurology. 408. 147-160 (1999)
• [文献書誌] Kamitori,S.,Machide,M.,N.and Kohsaka,S.: "Expression of receptor tyrosine kinase RYK in developing rat central nervous system"Development Brain Research. 114. 149-160 (1999)
• [文献書誌] Shimoda,Y.,Tajima,Y.,Nagase,T.,Harii.K.,Osumi,N.,and Sanai.Y.: "Cloning and expression of a novel galactoside b1,3-glucuronyltransferase involved in the biosynthesis of HNK-1 epitope"Journal of Biological Chemistry. 274. 17115-17122 (1999)
• [文献書誌] Akamatsu,W.,Okano,H.J.,Osumi,N.,et al.: "Mammalian ELAV-like neruonal RNA-binding proteins HuB and HuC promote neurnal development in both the central and the peirpheral nervous systems"Proc Natl Acad Sci USA. 96(17). 9885-9890 (1999)
• [文献書誌] Ishii,Y.,Nakamura,S.and Osumi,N.: "Demarcation of early mammalian cortical development by differential expression of fringe genes"Development Brain Research. 119. 307-320 (2000)